metal干法刻蚀工艺介绍

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1、Metal腐蚀工艺介绍ETCH2012-3目录：简介Metal结构、成分Metal腐蚀工艺常见异常介绍IC结构:金属在半导体器件中，主要起导线作用。Al-1Al-2Al-5STIPMDIMD-1IMD-2STIRTO/CVDNitrideCVDOxideCMP,RPSOxide/NitrideStripSpacer(Oxide,Nitride)LPCVD,PECVDPolycideGateCenturaPolyDepSalicideTiSi2PVDTi/RTAGateOxide(RTO)n+n+p+p+P-WellN-WellAl-4Al-3IMD-3IMD-

2、4PMD/CMPSABPSG/RTA-CMPWPlug/CMPWCVD+CMPAlStack(PVD)IMD/CMP(PE/SA,HDP-CVD)PlanarizedPVDAl,CVDAlEPIPassivationPadEtchMetalEtchViaEtchPolycideEtchContactEtchSpacerEtchImplantEPISiTrenchEtchPassivation(PECVD)AL还有什么作用?Metal结构：根据工艺的不同，Metal结构也各有不同:--Al--AlCu--AlSiCu--Ti/TiN/AlCu/TiN另外在一些工艺

3、中,使用:--W(Plug)--Cu(Cu制程)--Ta(barrier)Metal成分：一般AL的成分：Al-Si(1.0%)、Al-Si(0.75%)-Cu(0.5%)、Al-Cu（0.5%）为什么要用AL？电阻系数较低：2.65µΩ-cm容易淀积,价格便宜易腐蚀与介质层附着良好与衬底形成欧姆接触与Cu相比呢?铝膜中搀入Cu,Si的目的：防止电迁移(EM)、小丘(Hillock）、硅析出(SiConcrete)、铝刺(AlSpiking)Metal腐蚀工艺介绍(该培训只针对AL腐蚀工艺）Metal腐蚀工艺包括湿法腐蚀和干法腐蚀，CD<3um一般通过干法等离子

4、刻蚀完成的。Metal干法腐蚀主要以各向异性腐蚀为主。SUBSTRATEMASKFILMANISOTROPICISOTROPIC(a)(b)干法腐蚀湿法腐蚀等离子腐蚀：等离子腐蚀是依靠高频辉光放电形成的化学活性游离基与被腐蚀材料发生化学反应的一种选择性腐蚀方法。气体中总存在微量的自由电子，在外电场的作用下，电子加速运动。当电子获得足够的能量后与气体分子发生碰撞，使气体分子电离发出二次电子，二次电子进一步与气体分子发生碰撞电离，产生更多的电子和离子。当电离与复合过程达到平衡时，出现稳定的辉光放电现象，形成稳定的等离子体（PLASMA）。等离子体中包括有电子、离子、

5、还有处于激发态的分子，原子及各种原子团（统称游离基）。游离基具有高度的化学活性，正是游离基与被腐蚀材料的表面发生化学反应，形成挥发性的产物，使材料不断被腐蚀。需要较多了解等离子体腐蚀原理的同事，请自学以下附件：干法腐蚀反应步骤：STEP1：气体进入腔体，在高频电场的作用下，电子/分子碰撞产生反应基团STEP2：反应基扩散到被腐蚀膜的表面STEP3：反应基被吸附在表面STEP4：发生化学反应STEP5：反应生成物解吸附发生STEP6：反应生成物扩散到反应残余气体中一起被PUMP抽走Metal腐蚀主要反应：在Metal腐蚀中，主要工艺气体有：Cl2、BCl3、N2、

6、CF4、CHF3、ArMetal腐蚀中主要用来与AL反应的物质是CL,生成物ALCL3挥发性较好。（不同与poly、oxide腐蚀的主要反应物质是F，因为ALF3是一种低挥发性的物质，所以选择氯化物)Metal腐蚀的基本反应原理：BCl3-->BCl2+Cl*BCl3-->BCl3++eCl2-->Cl*+Cl*CL*+AL*-->ALCL3各种气体在反应中的作用：CL2：AL腐蚀主要反应气体，对于AL腐蚀速率有决定性的影响；BCL3：用于腐蚀AL表面的自然氧化层，主要是通过物理的轰击作用去除；形成饱和的氯炭化合物，附着在铝条侧壁，保护铝条形貌并实现各向异性腐蚀

7、；对于PR腐蚀速率影响较大，过多的BCL3会降低AL/PR的选择比；N2：做AL腐蚀反应的催化剂，加快AL腐蚀速率；与胶反应生产聚合物，附着在AL条侧壁，以实现AL形貌和条宽的控制；Ar:提高plasma的离解度，对于去处残留有较大的帮助；CHF3/CF4:生产聚合物保护AL形貌Metal腐蚀反应中，化学反应和物理反应同时存在GasflowsWafertemp.RFPowerPressure(Bfield)PhysicalChemicalIonBombardmentAR+BCl3+ChemicalEtchCl*ChemicalDepositionBCl3(+PR

8、)MetalEtch平衡